Cypress PSoC 4000S CapSense原型开发套件

众所周知，赛普拉斯是全球电容式触摸感应领域的领导者，拥有业界最广的产品线，其基于PSoC的CapSense器件可实现无与伦比的灵活性和集成度，并具备强大的抗噪性，能适用于从复杂的多功能应用到替代单一按键的各种类型的触摸设计。

比起我们常见但已经有点跟不上时代的机械按键，触摸按键的优点非常明显，比如：

• 由于物理位置的移动，机械按键的可靠性较低，并且随着时间推移，会产生磨损。但触摸按键不会有这种烦恼。

• 机械按键不容易防水，会引起不良问题。但是触摸按键可以通过覆盖层隔绝意外状况。

• 同触摸相比，机械按键需要用力按下才能工作，会随着时间累积在缝隙内产生污垢，导致要不断加大按压力度。

• 和机械按键相比，触摸按键的外观更时尚精美等等

有了这些诸多的理由，在如今的电子市场，如移动电话、个人电脑、消费类电子产品、汽车和白色家电等产品的工业设计都能看到触摸按键活跃的身影。

Cypress PSoC 4000S CapSense原型开发套件

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本次2017贸泽电子智造创新大赛拿到了Cypress赞助的CY8CKIT-145-40XX PSoC 4000S CapSense原型开发套，这是基于赛普拉斯第四代触摸技术的一款板子，一起来见识下。

PSoC 4 CapSense原开发板PCB设计有些独特，外形有种大鹏展翅的赶脚，很夸张，板子采用类似USB dongle接口类型，直接插入电脑的USB接口就可以使用。

拆解外包装后，可以看到一句很鼓舞人心的话“Design the way you think”，千万不要认为这是简简单单的一句广告语，爱板网工程师认为这确实很贴合Cypress的产品特性，PSoC，即可编程片上系统，你完全可以根据自己的设计最优的定义相应的管脚信号，创造出最合理的设计。

整个板子不大，按功能大致可以分为3个部分：分别是搭载核心器件PSoC 4 Capsense器件的目标板；一个KitProg板载编程器和调试器以及还有两块电容性板。

其中电容性板又可以分为两部分：一块是三个电容性按键， 另一块是采用五段电容性滑块。

Cypress PSoC 4000S CapSense原型开发板板载资源如下：

• PSoC 4000S器件(CY8C4045AZI-S413)

• PSoC 4000S扩展I/O

• 10-pin下载调试接口（未贴片）

• KitProg2(PSoC 5LP)器件(CY8C5868LTI-LP039)

• KitProg2扩展I/O口

• 5-pin SWD接口

• PCB USB finger接口

• EZ-BLE™ PRoC™模块

• 一个单刀单掷开关选择SWD调试的目标器件

• 一个用户led、一个电源led、一个KitProg2状态led以及触摸按键对应LED指示灯

• 一个用户按键，一个PSoC 4000S以及EZ-BLE模块复位按键、一个KitProg2按键

• 电流测试接口（未贴片）

• CapSense触摸按键、滑条

因为采用卡扣式结构，KitProg板载编程器和调试器可以直接掰下来单独使用。KitProg除了实现下载调试，还能用于像mebed那样的U盘下载方式，非常方便。

PSoC 4000S CapSense触摸控制器

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板载的赛普拉斯PSoC 4000S CapSense触摸控制器，具体型号为CY8C4045AZI-S413，基于ARM Cortex-M0+处理器，最大主频为48MHz，内部集成32KB FLASH、4KB SRAM，并支持1个10bt single-slope ADC、8个比较器、2两个IDACs，5个定时器/计数器/PWM、2个串行接口、1个 CapSense模块，最大可支持36个GPIO口扩展。

CapSense 触摸感应原理

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CapSense 触摸感应解决方案的硬件设计主要包括触摸传感器，PCB，保护组件（overlay），如下图的结构所示。

CapSense，顾名思义，是通过电容的变化来检测手指接近或触及触摸表面，在赛普拉斯触具体的触摸解决方案设计中，又可以分为自电容感应或者互电容感应技术。

如上图左边的图就是自电容感应原理，自电容使用一个引脚，并测量该引脚和电源地之间的电容，驱动与传感器相连的引脚上的电流并测量电压。若将手指放在传感器上，则测得的电容会增加。自电容感应最适合用于单点触摸传感器，如按键和滑条。

上图中右侧的图则是互电容感应技术的原理，互电容感应将测量两个电极间的电容，其中一个电极被称为发送电极TX，另一个被称为接收电极RX。

在互电容测量系统中，为 TX 引脚提供数字电压（VDDD 和 GND 间的信号切换），并测量 RX 引脚上所接收到的电荷。在RX 电极上接收到的电荷与两个电极间的互电容（CM）成正比。

在 TX 和 RX 电极间放置手指时，互电容会降低到 C1M（如下图所示），由于互电容降低，RX 电极上接收到的电荷也会降低。CapSense 系统通过测量 RX 电极上接收到的电荷来检测触摸/无触摸状态。互电容效应最适合用于多点触摸系统，如触摸屏和触控板。

基于PSoC 4000S CapSense触摸控制器可以实现多种触摸控制方案，最简单的就是触摸，还有滑条触摸以及接近式触摸。

Cypress BLE PRoC模块

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另外，为了方便用户开发，PSoC 4 CapSense原型开发板将所有IO口都引出来了，更让人惊喜的是板子背面居然带有一个BLE模块！！！

放大看一下，Cypress BLE PRoC模块，具体型号为CYBLE-022001-00模块，支持BLE 4.1协议栈，尺寸只有10mm*10mm*1.8mm，非常小，但是包含了ADC、定时器、计数器功能和支持PWM、I2C、UART、SPI外设，可以通过PSOC的可编程架构自己定义。

Cypress BLE PRoC 模块的工作电流 TX 为 15.6 mA @0 dbm、RX 为 16.4 mA，这个功耗只能说普通，如果和之前 Silicon Labs 的 Thunderboard Sense （EFR32MG1） 相比要高很多。

整个板子的硬件框图如下：

可以看到，板子的调试器使用的SWD信号下载调试是可以通过板载的SW4开关切换下载到触摸控制芯片内还是BLE模块内。